嚴(yán)瀟南

（福建省華飛市政園林工程有限公司， 福建 莆田 351100）

自一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造得到大范圍推廣后， 隨著部分重點(diǎn)城市如北京市、 天津市以及部分重點(diǎn)流域如“環(huán)巢湖流域”等污水排放地方標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布［1-3］， 以出水滿足類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的污水處理廠建設(shè)及改造， 已逐漸成為城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)的趨勢(shì)。 本文以某城鎮(zhèn)污水處理廠類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造工程為例， 通過介紹改造方案、設(shè)計(jì)參數(shù)、 運(yùn)行效果等， 以期為污水處理廠類Ⅳ類水提標(biāo)改造提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

某城鎮(zhèn)污水處理廠由一、 二、 三期工程構(gòu)成，各期均為8 萬m3／d， 總規(guī)模為24 萬m3／d， 主要處理服務(wù)范圍內(nèi)的生活污水， 處理工藝為以A2O 為主的生化處理。 污水處理廠設(shè)計(jì)出水達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)， 目前污水處理廠一、 二、 三期均已投入運(yùn)行， 出水達(dá)標(biāo)排放。

為了進(jìn)一步改善水環(huán)境質(zhì)量， 污水處理廠需要進(jìn)行提標(biāo)改造。 改造后出水水質(zhì)要求達(dá)到類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)， 出水作為河道景觀補(bǔ)充水或農(nóng)業(yè)灌溉用水。

2 提標(biāo)改造方案

2.1 現(xiàn)狀污水處理廠存在的問題

現(xiàn)狀污水處理廠出水的CODCr質(zhì)量濃度為35 ～40 mg／L， TN 質(zhì)量濃度為16 ～19 mg／L， TP 質(zhì)量濃度為0.7 ～1.0 mg／L， 不能滿足類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)的要求。

現(xiàn)狀污水處理廠由一、 二、 三期構(gòu)成， 布置較為分散， 進(jìn)行原位改造涉及的點(diǎn)較多， 工程建設(shè)難度較大， 不利于集中管理。 綜合考慮運(yùn)營(yíng)管理便利性、 處理工藝可行性、 工程建設(shè)難度以及工程建設(shè)投資、 運(yùn)行成本等因素， 提標(biāo)改造工程在現(xiàn)有處理流程末端新增深度處理工藝， 利用場(chǎng)區(qū)預(yù)留用地新建構(gòu)筑物， 對(duì)現(xiàn)狀出水進(jìn)行統(tǒng)一收集處理。

2.2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

深度處理工程設(shè)計(jì)規(guī)模為24 萬m3／d。 進(jìn)水水質(zhì)參照現(xiàn)狀污水處理廠出水水質(zhì)確定， 出水水質(zhì)主要執(zhí)行北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB 11／890—2012《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中B 標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)排放限值。 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

2.3 工藝方案

類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)在各項(xiàng)指標(biāo)上均嚴(yán)于傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理廠“一級(jí)A”及“一級(jí)B”標(biāo)準(zhǔn)， 處理難度相對(duì)較大。 國(guó)內(nèi)部分類Ⅳ類水提標(biāo)項(xiàng)目采用“膜法”或“高級(jí)氧化”工藝， 如MBR［4］、 超濾［5］、 臭氧氧化［6-7］等， 建設(shè)及運(yùn)行成本均較高。 該深度處理工程以傳統(tǒng)處理工藝為主， 工藝流程為： 曝氣生物濾池-高效沉淀池-反硝化深床濾池-消毒池， 詳見圖1。

圖1 提標(biāo)改造污水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of upgrading and reconstruction project of sewage treatment plant

現(xiàn)狀污水處理廠一、 二、 三期尾水匯集至提升泵站， 泵提至曝氣生物濾池， 池內(nèi)填裝陶粒濾料，提供微生物膜生長(zhǎng)的載體， 污水自下向上流過濾料層， 在濾料層下部鼓風(fēng)曝氣， 空氣與污水接觸， 使污水中殘余的有機(jī)污染物和氨氮與填料表面生物膜通過生化反應(yīng)得到降解， 并通過濾料表面微生物的微缺氧-好氧環(huán)境及微生物自身的代謝作用去除部分總氮， 濾料同時(shí)起到物理過濾作用。 曝氣生物濾池出水自流進(jìn)入高效沉淀池， 池中投加聚合氯化鋁（PAC）及聚丙烯酰胺（PAM）， 通過化學(xué)反應(yīng)及混凝作用， 去除污水中的總磷及部分懸浮物。 高效沉淀池出水自流進(jìn)入反硝化深床濾池［8］， 當(dāng)出水總氮不達(dá)標(biāo)時(shí)， 通過外加碳源（乙酸鈉）利用反硝化作用去除總氮， 并通過濾料的過濾作用去除懸浮物和部分懸浮狀的CODCr。 反硝化深床濾池出水進(jìn)入消毒池，經(jīng)次氯酸鈉消毒殺死污水中的病菌后達(dá)標(biāo)排放。

曝氣生物濾池和反硝化深床濾池反沖洗進(jìn)水來自反硝化深床濾池的出水， 反洗排水自流進(jìn)入污水收集池， 泵提至高效沉淀池前端進(jìn)行處理。 高效沉淀池污泥部分回流至前端的絮凝反應(yīng)段， 提高絮凝劑的利用效率和絮凝效果， 剩余污泥送至現(xiàn)狀污水處理廠的污泥濃縮池， 并進(jìn)行脫水處理。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1） 曝氣生物濾池。 1 座， 采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)， 由24 格組成， 單格尺寸為10.00 m×8.00 m×7.30 m， 總占地尺寸為106.00 m×30.50 m。 設(shè)計(jì)濾速為5.21 m／h， 容積負(fù)荷為0.54 kg［CODCr］／（m3［濾料］·d）， 濾料層高度為3.5 m， 空床停留時(shí)間為40 min。 主要設(shè)備： 曝氣用羅茨風(fēng)機(jī)14 臺(tái)（12 用2 冷備）， 流量為24 m3／min， 排出壓力為68.6 kPa， 電機(jī)功率為55 kW； 濾板、 長(zhǎng)柄濾頭、 單孔膜空氣擴(kuò)散器等濾池核心設(shè)備24 套， 包括曝氣生物濾池專用長(zhǎng)柄濾頭94 080 個(gè)， 曝氣生物濾池專用單孔膜空氣擴(kuò)散器94 080 個(gè)， 曝氣生物濾池高精度濾板1 920 塊，陶粒濾料6 720 m3， 卵石576 m3； 電動(dòng)葫蘆1 臺(tái)。

（2） 高效沉淀池。 1 座， 分為2 個(gè)系列， 每個(gè)系列分為2 格， 單格混合池尺寸3.50 m×3.50 m×8.40 m， 單格絮凝池尺寸為7.50 m×17.00 m×8.40 m， 單格沉淀池尺寸為17.00 m × 17.00 × 8.40 m，設(shè)備間尺寸為29.00 m×7.00 m。 設(shè)計(jì)混合時(shí)間為90 s， 絮凝反應(yīng)時(shí)間為20 min， 斜管區(qū)上升流速為9.7 m／h， PAC 投加量為25 mg／L， PAM 投加量為1 mg／L。 主要設(shè)備： 混合攪拌機(jī)4 臺(tái)， 葉片直徑為2 500 mm， 電機(jī)功率為11 kW； 絮凝攪拌機(jī)8 臺(tái)， 槳葉直徑為2 000 mm 帶導(dǎo)流筒， 電機(jī)變頻， 功率為5.5 kW； 濃縮刮泥機(jī)4 臺(tái)， 直徑為17 m， 電機(jī)功率為1.5 kW； 污泥循環(huán)泵6 臺(tái)（4 用2 冷備）， 螺桿泵，單臺(tái)流量為120 m3／h， 揚(yáng)程為0.05 MPa， 電機(jī)功率為5.5 kW； 污泥外排泵6 臺(tái)（4 用2 備）， 螺桿泵，單臺(tái)流量為120 m3／h， 揚(yáng)程為0.15 MPa， 電機(jī)功率為11 kW； 斜管1 000 m2（投影面積）， 長(zhǎng)1.5 m，直徑為80 mm， 傾角為60°。

（3） 反硝化深床濾池。 1 座， 分為14 格， 單格尺寸為22.75 m×4.88 m×6.95 m， 設(shè)備間尺寸為60.00 m×9.00 m。 設(shè)計(jì)濾速為6.43 m／h， 強(qiáng)制濾速為6.93 m／h， 濾料層厚度為1.98 m， 乙酸鈉投加量為30 mg／L。 主要設(shè)備： HDPE 濾磚1 554 m2； 石英砂濾料3 077 m3， 粒徑為1.70 ～3.35 mm； 卵石590 m3， 粒徑為8 ～32 mm； 電動(dòng)單梁懸掛式起重機(jī)1 臺(tái)； 電動(dòng)葫蘆1 臺(tái)； 立式攪拌機(jī)2 臺(tái)， 直徑為1.2 m， 電機(jī)功率為5.5 kW； 反洗風(fēng)機(jī)4 臺(tái)， 羅茨風(fēng)機(jī)， 流量為5 074 m3／h， 排出壓力為70 kPa， 電機(jī)功率為160 kW； 反沖洗水泵（供反硝化深床濾池） 3 臺(tái)（2 用1 備）， 單臺(tái)流量為814 m3／h， 揚(yáng)程0.09 MPa， 電機(jī)功率為30 kW； 反沖洗水泵（供曝氣生物濾池）3 臺(tái)（2 用1 備）， 單臺(tái)流量為800 m3／h， 揚(yáng)程為0.12 MPa， 電機(jī)功率為37 kW。

（4） 消毒池。 1 座， 采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為41.60 m×21.60 m×5.70 m， 設(shè)計(jì)停留時(shí)間為30 min。

（5） 加藥間。 1 座， 框架結(jié)構(gòu)， 平面尺寸為30.00 m×15.00 m。 主要設(shè)備： PAC 加藥裝置1 套，投加能力為0 ～4 000 L／h， 包括攪拌器、 計(jì)量泵、管路及電控系統(tǒng)； PAM 加藥裝置1 套， 制備能力為10 kg／h（粉劑）， 包括三廂式溶藥槽、 螺桿泵、 管路及電控系統(tǒng)； 次氯酸鈉加藥裝置1 套， 投加能力為0 ～2 000 L／h， 包括計(jì)量泵、 管路及電控系統(tǒng)； 乙酸鈉加藥裝置1 套， 投加能力為0 ～2 000 L／h， 包括計(jì)量泵、 管路及電控系統(tǒng)； 儀表空氣制備系統(tǒng)1套， 流量為7 m3／min， 壓力為0.8 MPa， 包括空壓機(jī)2 臺(tái)， 吸干機(jī)2 臺(tái)， 空氣儲(chǔ)罐1 臺(tái)， 過濾器6臺(tái)； 電動(dòng)葫蘆1 臺(tái)。

4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本工程采用傳統(tǒng)處理工藝， 以生化處理為主，輔以混凝沉淀， 即可將污水處理廠出水從“一級(jí)B”提升至類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)， 較大程度地降低了工程投資及運(yùn)行成本。

5 工程運(yùn)行效果

目前， 該工程已穩(wěn)定運(yùn)行， 平均水量約為18萬m3／d， 最 大 水 量 為22 萬m3／d。 出 水CODCr、NH3-N、 TN、 TP 平均質(zhì)量濃度分別為14.1、 0.08、9.6、 0.23 mg／L， 出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定到類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

6 投資及運(yùn)行成本

工程建設(shè)投資約為2.19 億元， 提標(biāo)改造部分總處理成本為0.576 元／m3， 包含經(jīng)營(yíng)成本、 固定資產(chǎn)折舊費(fèi)及貸款利息， 其中經(jīng)營(yíng)成本為0.475元／m3， 經(jīng)營(yíng)成本主要為外購原輔材料費(fèi)用（PAC、PAM、 乙酸鈉、 次氯酸鈉等藥劑）、 外購燃料動(dòng)力費(fèi)（電費(fèi)）、 人員工資及福利費(fèi)、 修理費(fèi)等。

7 結(jié)語

某城鎮(zhèn)污水處理廠出水由GB 18918—2002 一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)至類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)， 采用在原流程末端增設(shè)“曝氣生物濾池-高效沉淀池-反硝化深床濾池-消毒池”工藝的方案， 出水能穩(wěn)定達(dá)到類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)， 部分指標(biāo)仍有較大余量， 且該方案投資及運(yùn)行成本均較低， 對(duì)其他類似工程具有較好的參考價(jià)值。